CC BY
18
УДК [631.85:631.42]:633.174
Ю. И. ЕРМОХИН И. А. БОБРЕНКО
Омский государственный аграрный университет
ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА КОРМОВЫХ И ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ_
Полевыми и лабораторными исследованиями, с использованием математических методов, выявлены нормативные параметры элементного состава кормовых и овощных культур. Установленные уровни содержания и ряды накопления микроэлементов в растениях в условиях Западной Сибири служат основой для диагностики минерального питания и прогнозирования действия удобрений.
Имеются многочисленные данные о химическом дарственном аграрном университете в 1976-2000 гг.
составе растений сельскохозяйственных культур, на- проведены полевые опыты. Исследования проводили
пример [ 1 -6]. При этом из окружающей среды погло- на опытном поле Омского государственного аграрного
щаются в больших или меньших количествах все хи- университета и на полях хозяйств «Новоомский»,
мические элементы, находящиеся в окружающей «Первомайский», «Дружба» и «Заря». Почвы -обыкно-
среде. Часть из них являются незаменимыми для рас- венный чернозем и лугово-черноземные средне- и тя-
тений. В то же время есть данные о том, что и элемен- желосугЛинистого механического состава. Агрохими-
ты, не относящиеся к таковым, участвуют в физиоло- ческйе показатели в годы исследований были следу-
гических процессах организма и влияют на-его про- ющими: содержание гумуса (по Тюрину) — 3,7-6,4 %,
дуктивность[2,8идр.].ПомнениюА.П.Виноградова, Ы-ЫОэ - 0,80-3,52; Р205 - 0,78-9,41; К20 - 7,9-23,4
для живых организмов необходимы все без исклю- мг/100 г (2 %-ная уксуснокислая вьгоокка). Учеты и
чения химические элементы [7]. В процессе метабо- наблюдения производили согласно общепринятым
лизма элементов питания в растениях функции каж- методикам.
дого макро- и микроэлемента строго специфичны и ни Анализ данных таблицы 1 позволил выявить следу-
один элемент не может быть заменен другим, что ука- ющие закономерности накопления элементов в расте-
зывает на то, что они физиологически равноценны. ниях кормовых, овощных культур и картофеля в фазу
Часть микроэлементов относится к гак называ- уборочной спелости (табл. 2 и 3). Содержание Мп в
емым тяжелым металлам (ТМ) — элементам, которые кормовых культурах в период уборки составляло в
в повышенных количествах поступают в окружа- опытах 8,6 - 87,3 мг/кг, в овощных культурах и карто-
ющую среду в результате техногенной деятельности. феле - 1,0 - 333,3, Ре, соответственно, 30 -516 и 38,2 -
С этим связаны серьезные экологические проблемы; 4957,0, ЬИ -0,7-40,5 и 0,6-173,5, Си 0,9-9,1 и 1,2-18,1,
В месте с тем многие из тяжелых металлов являются Ъъ- 11,3-43,2и 10,1 -42,0, Вг-2,4-26,0 и 3,1 -52,7, Шэ-
незаменимыми для растений. Цинк входит в состав 3,0-17,7 и 0,7-11,8,5г - 10,0- 183,0 и 0,1 -115,4, А] -
разнообразных ферментов и является важнейшим 23-285 и 91 -353 мг/кг.
функциональным элементом в метаболизме углево- Особенности биохимии кормовых культур в пери-
дов, белков, фосфатов, агуксинов, ДНК. Медь входит в од уборки изменяли в среднем содержание в расте-
состав пластоциана, поэтому дефицит меди у растений ниях А1 на 20-63 %, Ре - 173-523, Эг - 159-318, Мп -
вызывает снижение интенсивности фотосинтеза. В 246-477, Вг - 29-130,2п - 7-67, ЯЬ - 39-124, Си-48-100,
определенном диапазоне низких концентраций ни- № - на 10-1210 %; особенности биохимии овощных
кель, как и другие металлы, выступает активатором культур изменяли в среднем содержание в растениях
окислительно-восстановительных процессов в расти- впериодуборкиА1на29-230%, Ре -66-2382, Бг- 1188-
тельных клетках. Имеются данные о том, что кадмий 3417,Мп -118-2850, Вг - 106-583,2п - 8-142, ЯЬ - 32-
оказывает стимулирующее действие на накопление 282, Си - 19-207, № - на 6-1681 %.
биомассы растений. Таким образом, некоторые из Установлено, что на незагрязненных почвах наи-
данных элементов в определенных концентрациях не- меньшее количествоТМ свойственно органам запаса-
обходимы (Си, гп), другие как минимум не вредны. ния (плоды, корне- й клубнеплоды). Вероятно, это
Часто в конкретных условиях микроэлементы ТМ обусловлено тем, что само назначение этих органов
оказываются как в недостатке, так и в избытке. По аб- предопределяет малую их потребность в ТМ [4,7). Вто
солютному содержанию в растениях ТМ подразде- же время распределение ТМ между надземными и
ляют на 4 группы: элементы повышенной концентра- подземными органами растений не всегда подчиня-
ции (Бг, Мп, гп, Ре), элементы средней концентрации ется какой-то одной зависимости. Имеется обобщаю-
(Си, N1, РЬ, Сг)у элементы низкой концентрации (Мо, щая информация о значительных различиях (в 2-8 раз)
С<1, Бе, Со). Элементы очень низкой концентрации в накоплении Сс1 корнями и надземными органами (»9) И). ; • сельскохозяйственных растений, при этом у болыиин-
Для изучения поступления ряда элементов в рас- ства растений Сс1 активнее накапливается в корнях
тения кормовых, овощных культур и картофеля в ус- [6]. ТЬ. и М. Кгаивз [9] отмечали значительные
ловиях черноземов Западной Сибири в Омском госу-' различия в накоплении Сс1 травянистой растительное-
Таблица 3
Ряды накопления микроэлементов растениями овощных культур и картофеля
Таблица 1
Микроэлементный химический состав кормовых, овощных культур и картофеля в период уборки, в мг/кг на абс. сухое вещество
Фаза, орган Мп Ре № Си 2п Вг № Бг А1
Кукуруза 51,2±3,4 254138 2,511,6 4,511,5 25,6114,4 14,813,5 5,811,4 17,014,5 222112
Сахарное сорго 58,0±11,5 304±215 13,1111,3 4,612,1 23,8114,1 16,217,0 8,515,4 46,0128,0 245147
Суданская трава 53,7123,4 221±229 1,010,6 3.411.5 16,314,3 9,913,1 3,810,3 43,9115,5 206138
Рапс 45,1±8,3 505116 1,210,02 3,410,12 27,014,7 17,717,3 7,311.1 70,9112,9 27919
Подсолнечник 74,7±11,8 286181 1,110,6 6,311,8 15,311,1 12,116,4 5.314,0 68,2111,5 222126
Брюква (корнеплод) 13,013,6 81,2137,4 - 2,311,2 18,515,8 7,712.4 - 52,1119,8 171152
Столовая свекла (корнеплод) 65,9±13,6 225169 - 6.911,1 22,411,7 14,314,2 - 40,813,8 135123
Редька (корнеплод) 22,3±3,0 30519 4,310,3 3,511,6 18,017,5 17,312,2 7,812,5 42,4114,0 174114
Редис (корнеплод) 14,4±3,2 145116 3,111,2 5,412,0 28,5119,1 16,513,4 3,710,1 30,911,2 34718
Лук (перо) 19190 215911665 55,2155,7 8,314,9 12,717,0 36,2112,4 8,312,3 84,3126,2 236182
Лук (луковица) 36,8*15,7 3341207 11,019,5 4,811,9 22,414,0 10.915,7 2.811,0 22,015,30 105114
Картофель (клубни) 6,6±4,1 87,1152,8 3,313,3 2,710,9 11,811,3 5,311.6 10,710,8 2,411,4 178117
Таблица 2
Ряды накопления микроэлементов растениями кормовых культур
Элемент Ряды накопления микроэлементов
. Мп подсолнечник > сахарное сорго > суданская трава > кукуруза > рапс > брюква (корнеплод)
Ре рале > сахарное сорго > подсолнечник кукуруза > суданская трава> брюква (корнеплод)
№ сахарное сорго > кукуруза > рапс г подсолнечник 2 суданская трава
Си подсолнечник > сахарное сорго % кукуруза > суданская трава г рапс > брюква (корнеплод)
2х\ рапс 2 кукуруза г сахарное сорго > брюква (корнеплод) г суданская трава г подсолнечник
Рг рале г сахарное сорго > кукуруза > подсолнечник > суданская трава > брюква (корнеплод)
№ сахарное сорго 2 рапс > кукуруза > подсолнечник > суданская трава
вг рапс £ подсолнечник > брюква (корнеплод) £ сахарное сорго 2 суданская трава > кукуруза
А1 рале > сахарное сорго > подсолнечник а кукуруза 2 суданская трава > брюква (корнеплод)
Элемент Ряды накопления микроэлементов
Мп Столовая свекла (корнеплод) > лук (луковица) > редька (корнеплод) > лук (перо) > редис (корнеплод) > картофель (клубни)
Ре Лук (перо) > лук (луковица) > редька (корнеплод) > столовая свекла (корнеплод) > редис (корнеплод) > картофель (клубни) .
N1 Лук (перо) > лук (луковица) > редька (корнеплод) > картофель (клубни) г редис (корнеплод)
Си Лук (леро) > столовая свекла (корнеплод) > редис (корнеплод) г лук (луковица) > редька (корнеплод) > картофель(клубни)
Тп Редис (корнеплод) > лук (луковица) а столовая свекла (корнеплод) > редька (корнеплод) > лук (перо) > картофель (клубни)
Вг Лук (перо) > редька (корнеплод) г редис (корнеплод) > столовая свекла (корнеплод) > лук (луковица) > картофель (клубни)
№ Картофель (клубни) > лук(перо) > редька (корнеплод) > редис (корнеплод) >лук (луковица)
вг Лук (перо) > редька (корнеплод) г столовая свекла (корнеплод) > редис (корнеплод) > лук (луковица) > картофель (клубни)
А1 Редис (корнеплод) > лук (перо) > картофель (клубни) г редька (корнеплод) > столовая свекла (корнеплод) > лук (луковица)
тью, при этом максимальная их концентрация наблюдалась в надземных органах. В то же время по информации В. СосЫк [10] максимальное накопление С<1 характерно для подземных органов.
При анализе химического состава кормовых культур можно отметить, что минимальное количество практически всех изучаемых элементов содержится
в корнеплодах брюквы (Мп, Ре, Си, Вг, Бг, А1) - в меньшем количестве, чем в надземной части других кормовых культур (кроме 7.п).
Рассматривая химический состав овощных культур, можно отметить, что в надземной части лука (перо) содержится в наибольшем количестве в изучаемых культурах пять из девяти элементов (Ре, N1, Си,
Вг, Бг). Только Ът\ содержится значительно меньшее количество. При этом только два элемента (Мп, Тп) содержатся в большей концентрации в подземной части лука (луковица) по сравнению с надземной (перо).
Преимущественное поступление того или иного элемента дает представление об особенностях биохимии культур. Например, в клубнях картофеля много КЬ относительно других элементов. Вероятно, это связано с требовательностью картофеля к калию. Некоторые одновалентные катионы со сходными физико-химическими свойствами в ряде случаев могут заменить калий в процессах, где требуется его участие. По своим свойствам наиболее близки к калию МН4+ и ЯЬ +. Ион аммония способен заменять калий в активации ферментов на 50-100%, рубидия — на 20-80%, Ыа. Однако содержание ионов рубидия в клетках обычно невелико! 111 ■ Но в данном случае оно выше в калие-любивой культуре;
Можно отметить, что пониженным содержанием Ре, Мп, Си, Тп, Вг и Бг характеризуются клубни картофеля, ЯЬиА1 - луковицы лука; повышенным содержанием Ре, N1, Си, Вг и Бг — лук (перо), Мп — столовая свекла (корнеплод), А1 и Тп — редис, — картофель, редис и редька. '
Поэтому в научном и практическом аспекте большой интерес представляет определение агрохимических нормативов поступления элементов в растения в зависимости от культуры в конкретных экологических условиях и учет этих нормативов при возделывании культур.
Литература
1. Анспок П.И. Микроудобрения: Справочник. 2-е изд., перераб. и доп. — Д.: Агропромиздат. Ленингр. отд-ние, 1990. - 272 с.
2. Ермохин Ю.И. Агроэкологическая оценка действия кадмия, никеля, цинка в системе почва-растение-
животное: Монография / Ю.И. Ермохин, Н.К. Тру-бина, A.B. Синдирева. - Омск:ОмГАУ, 2002. - 117 с.
3. Ермохин Ю.И. Почвенно-растительная оперативная диагностика, ПРОД-ОмСХИ, минерального питания, эффективности удобрений, величины и качества урожая сельскохозяйственных культур: Монография / Ом. гос. аграр. ун-т. — Омск, 1995. — 208 с.
4. Ильин В. Б. Элементный химический состав растений. — Новосибирск: Наука, 1985. - 129с.
5. Ковальский В.В. Геохимическая экология. — М.: Наука, 1974. - 300 с.
6. Панин М.С. Аккумуляция тяжелых металлов растениями Семипалатинского Прииртышья. — Семипалатинск: ГУ «Семей». — 1999. — 309 с.
7. Химические элементы п системе почва-растение // Под ред. В.Б. Ильина. — Новосибирск: Наука, 1982. - 113с. ; ' ::J"
8. Ягодин Б.А., Говорина В.В., Виноградова С.Б. Никель в системе почва- удобрения- растения- животные и человек //Агрохимия. — 1991. — №1. — С. 128-138.
9. DiezTh., Krauss М. Schwermetallgehalte und Schwermetallanreicherung in landwirtschaftlich genutzten B4denBayerns//Bayer.Kandwirt.Jahrb. - 1992. - B.69, №3. - S. 343-355.
10. Godzik B. Accumulation of heavy metals in Biscutella laevigata (Cruciferae) as a function of their concentration in substrate//Pol; Bot. Stud. - 1991. - V.2. -P. 241-246.
11. Полевой B.B. Физиология растений: Учеб. для биол. спец. вузов. — М- Высш. шк„ 1989. — 464 с.
ЕРМОХИН Юрий Иванович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой агрохимии.
БОБРЕНКО Игорь Александрович, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры экологии и биологии.
Книжная полка
Сельскохозяйственная биотехнология / Ред. B.C. Шевелуха М.: Высшая школа, 2003.-469 с.
Второе издание учебника «Сельскохозяйственная биотехнология» (1-е — 1998 г.) отражает современное состояние и динамику развития биотехнологии и ее фундаментального ядра - биоинженерии как важнейшего приоритета науки и высоких технологий XXI века. В нем приведены обобщенные результаты фундаментальных и прикладных исследований в области молекулярной биологии и молекулярной генетики, генетической инженерии и трансгенеза растений, животных и микроорганизмов, клеточных, тканевых и органогенных технологий, генетических основ сим-биотической азотфиксации; клонального микроразмножения и клеточной селекции растений; трансплантации эмбрионов и клонирования животных. Показаны возможности и реальные масштабы применения биотехнологии и биоинженерии в селекции и растениеводстве, животноводстве, ветеринарной медицине, биоконверсии органических отходов, биоэнергетике, перерабатывающей промышленности и других областях АПК. Особое внимание уделено научным и правовым основам обеспечения биобезопасности в биотехнологии, биоинженерии и использовании генетически модифицированных организмов.
